投稿者: 筑波大学計算科学研究センター

Job opening of Assistant professor with a fixed term appointment (Deadline Sep.30th JST)

Title:
Assistant professor with a fixed term appointment

 

Affiliation:
Center for Computational Sciences, University of Tsukuba (Division of Particle Physics)

 

Research field, Content of work:
Computational particle physics. In collaboration with Prof. Hiroshi Ohno, the successful candidate will conduct research on lattice field theories incorporating the machine learning approach related to the research project “Fusion of Computational Physics and Machine Learning” supported by Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (A) (Principal Investigator: Akio Tomiya). The applicant will be expected to have expertise, skills, and experience on one of the followings:

  • lattice field theory and related numerical computations,
  • machine learning, especially generative models, and related numerical computations.

 

Starting date:
As soon as possible after a hiring decision is made (negotiable).

 

Terms of employment:
Full-time position with the possibility of renewal annually, up until March 31, 2027, upon evaluation of the progress. The annual salary will be determined based on the regulations of the University, taking account of the career of the employee.

 

Qualifications:
An applicant needs to have a Doctoral Degree or Ph. D at the start of employment.

 

Application materials:

  • Curriculum Vitae (with a photograph)
  • List of research activities including acquired competitive research funds (Separate refereed and non-refereed papers in the list)
  • Reprints of 5 major papers published within the last 5 years (One paper may be published earlier than 5 years.)
  • Summary of research activities (up to about 1000 words)
  • Research plan after the appointment (up to about 1000 words)
  • Two Reference letters or contact information of the two letter writers
  • Self-Declaration on Specific Categories (the prescribed form can be downloaded from https://www.ccs.tsukuba.ac.jp/reqdocuments/)
  • Consent for the handling and extraterritorial transfer of personal data in accordance with the EU-General Data Protection Regulation (GDPR) (*Submit this form only if you are a resident of member countries of the European Economic Area or the United Kingdom, the prescribed form can be downloaded from https://www.ccs.tsukuba.ac.jp/reqdocuments/)

 

Selection process:
After screening the application documents, qualified applicants will be invited to have an online interview in Japanese or English.

 

Deadline for application:
23:59 (JST), September 30, 2022.

 

Where to submit:
Please write “Application for Assistant Professor Position in Particle Physics” on the subject and send a zip file with a password for the documents 1)-8) in the pdf format via e-mail to application-pp[at]ccs.tsukuba.ac.jp ([at] should be replaced by @).
The password is separately sent to kuramasi[at]het.ph.tsukuba.ac.jp ([at] should be replaced by @ as well).
Reference letters should be sent in the pdf format via e-mail to application-pp[at]ccs.tsukuba.ac.jp ([at] should be replaced by @). Please write “Letter-XXX” (XXX is the applicant’s name) on the subject.

 

Who to make contact with:
Prof. Yoshinobu Kuramashi
Chief, Division of Particle Physics
Center for Computational Sciences
University of Tsukuba
Tel: +81-29-853-4469, Email: kuramasi@het.ph.tsukuba.ac.jp

 

Miscellaneous:

  • The personal information in the application documents will be used solely for the purpose of selection. After the selection all the personal information will be properly deleted.
  • The Center for Computational Sciences has been approved as a Joint Collaborative Research Center by the Ministry of Education, Culture, Sports, Science and Technology. We promote interdisciplinary computational sciences, including joint use of our supercomputer systems. The University of Tsukuba conducts its personnel selection process in compliance with the Equal Employment Opportunity Act.
  • The University of Tsukuba has established “University of Tsukuba Security Export Control Regulations” based on “Foreign Exchange and Foreign Trade Act”, and conduct strict examination when employing foreign nationals, persons from foreign universities, companies, government agencies, etc., or persons who fall under a specific category.

提出書類

このページよりダウンロードの上、提出してください。
（Please download the form from this page and submit it.）

○ 特定類型自己申告書 (Self-Declaration on Specific Categories)
1-1_（English）Self-Declaration on Specific Categories (word)
1-2_（Japanese）特定類型自己告書 (word)
2-1_（English）Brochures in specific categories (PDF)
2-2_（Japanese）特定類型パンフレット (PDF)


○ GDPR同意書 (Consent under GDPR)
1-1_（English）Consent under GDPR (word)
1-2_（Japanese）GDPR同意書 (word)
2-1_（English）GDPR Privacy Policy University of Tsukuba (PDF)
2-2_（Japanese）GDPRプライバシーポリシー筑波大学 (PDF)

○履歴書・研究業績目録等（様式）
1_履歴書（別記様式３） (word)
2_研究業績目録（別記様式４） (word)
3_教育・実技・実務等業績目録（別記様式５） (word)
4_教育・研究の計画抱負（別記様式６） (word)
5_全研究業績一覧（様式任意） (word)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

半導体ナノ粒子からの高次高調波観測により物質中の新たな光学遷移過程を発見

－レーザー光で固体中の電流を超高速制御する次世代フォトニクス応用に期待－

2022年6月24日

国立大学法人　京都大学
国立大学法人　筑波大学

概要

金光義彦 化学研究所教授、廣理英基 同准教授、中川耕太郎 理学研究科博士後期課程学生、猿山雅亮 同特定准教授、寺西利治 同教授、佐藤駿丞 筑波大学助教らの研究グループは、赤外のレーザーパルスを半導体ナノ粒子に照射して生じる高次高調波強度のサイズ依存性を精密に測定することにより、固体における高次高調波の発生機構を明らかにしました。近年、原子や分子ガスに赤外線レーザーパルスを照射すると、その整数倍の振動数をもつ高次高調波が発生し、X線に至る高い振動数の光やアト秒（10-18秒）パルス光を作り出すことができるようになり、新たなフォトニクス技術が生まれようとしています。最近では、ガスから固体材料へと高次高調波発生の研究が発展し、ガスに比べて高い原子密度を有する固体を利用した高効率な高調波光源の開発が可能となり、また発生過程を利用した固体材料自身の新たな分析方法としての応用が期待されています。しかしこれまで、固体からの高次高調波の研究は、そのほとんどがバルク結晶を対象とし、その発生機構の理解は十分ではありませんでした。

　本研究では、化学的な手法により精密にサイズ制御された半導体ナノ粒子（CdSe、CdS）からの高次高調波を測定し、直径が約2nmより大きくなるにつれて高調波強度が100倍程度増大することを発見しました。これは、レーザー照射中に生じるバンド間の多光子吸収過程と生成された電子のレーザー電場による加速運動が同時に起こることによって生じることがわかりました。本研究でレーザーの光電場の周期という極めて短い時間内で固体中の電子運動を操作できることがわかり、高次高調波光の特性を制御する技術としてだけでなく、高精度なレーザー加工、レーザーの光電場で電流を制御する強電場フォトニクス開発にもつながる重要な知見を与えるものです。

　本研究成果は、2022年6月23日に、国際学術誌「Nature Physics」にオンライン掲載されました。

プレスリリース全文はこちら

 

Assistant Professor Nakayama received the University of Tsukuba Best Young Scientist Award

Assistant Professor Takuro Nakayama of the Center for Computational Science at the University of Tsukuba has received the University of Tsukuba Best Young Scientist Award.
The award was given in recognition of Assistant Professor Nakayama’s achievement in winning the “Commendation for Science and Technology by the Minister of Education, Culture, Sports, Science and Technology”, from the MEXT for the fiscal year 2022.


The award ceremony was held on June 7, and President Nagata presented him with a plaque.

Assistant Prof. Nakayama (Second from right)

 

【受賞】中山助教が令和4年度筑波大学若手教員特別奨励賞を受賞

筑波大学計算科学研究センターの中山 卓郎助教が、令和4年度筑波大学若手教員特別奨励賞を受賞しました。中山助教が、令和4年度科学技術分野の文部科学大臣表彰 若手科学者賞を受賞した功績を称えたものです。
 
授賞式が6月7日に行われ、永田学長から筑波大学若手教員特別奨励賞の表彰楯が授与されました。
 
 
表彰を受けた中山助教（右から二番目）

【受賞】庄司助教が量子生命科学会第4回大会で優秀講演賞を受賞

2022年5月26-27日に神戸大学で開催された量子生命科学会第4回大会にて、生命科学研究部門分子機能情報分野の庄司 光男助教が優秀講演賞を受賞しました。
 
受賞タイトルは以下の通りです。
 
優秀講演賞
タイトル：光合成水分解酸素発生におけるMnの自然選択の理由
発表共著者：庄司光男、宮川晃一、三嶋謙二、堀優太、重田育照
 
関連リンク：https://quliss.org/4thconference（量子生命科学会第4回大会HP）
 
 
 

Assistant Professor Hori received the Best Poster Award at the 2nd International Symposium “Hydrogenomics”

At the 2nd International Symposium “Hydrogenomics” held on May 16-19, 2022, Dr. HORI Yuta, Assistant Professor of the Division of Life Sciences, received the Best Poster Award 2022.
The award-winning title is as follows;

Title: Theoretical Study on the Active Site in Oxidized [NiFe]-Hydrogenase
Author: Yuta Hori, Yasuteru Shigeta

【受賞】堀助教が第2回ハイドロジェノミクス国際会議にてベストポスター賞を受賞

2022年5月16-19日にオンラインで開催された第2回ハイドロジェノミクス国際会議にて、生命科学研究部門 分子機能情報分野の堀 優太 助教が Best Poster Award 2022 を受賞しました。
受賞タイトルは以下の通りです。


タイトル: Theoretical Study on the Active Site in Oxidized [NiFe]-Hydrogenase
発表共著者：Yuta Hori, Yasuteru Shigeta

【CCSで学ぶ】尾形 絵梨花さん

尾形 絵梨花（Erika OGATA）さん

 

理工情報生命学術院 数理物質科学研究群 物理学学位プログラム
宇宙物理理論研究室 博士後期課程1年

 

(内容は、2022年3月取材当時のものです。)

尾形さんは、筑波大学大学院に入学後、宇宙物理理論研究室に入り、大須賀健 教授の指導のもとで研究を続けています。

今の研究室に進んだ理由

小さい頃に映画でブラックホールを見たときには、それが本当に存在するものだとは思っていませんでした。オープンキャンパスに行ったときに、本当にブラックホールが存在するということを知り、「ブラックホールの中はどうなっているのだろう？」と疑問を持ったのがきっかけです。筑波大学の宇宙物理理論研究室にはさまざまな分野の先生が在籍しています。今は7人（※）の先生が在籍していますが、天文に限ってここまで多くの教員が在籍している大学はあまりないので、たくさんの知識を吸収できるということにも魅力を感じました。
（※ 他に観測分野の先生もいます）

 

どんな研究をしているの？

スーパーコンピュータを用いて、超大質量ブラックホールと呼ばれる、太陽質量のおよそ1億倍以上も質量のあるブラックホールを研究しています。超大質量ブラックホールは銀河中心に普遍的に存在していることが観測によって知られていて、銀河と大質量ブラックホールの間には強い相関関係があることが知られているので、銀河の進化を解き明かすことにつながる、ブラックホールの成長過程を研究しています。

中心にブラックホール(BH)がある。左から右にガスが流入し、白色の線はガスの流線を表す。 BHの重力によって、中心付近でガスの軌道が曲げられ、一部がBHに吸い込まれる。

 

研究をすることのここが魅力！

自分の成果が形として今後も後世に残るというところが魅力です。将来は研究者として研究を続けたいと考えているのですが、いつか自分の研究成果がこの宇宙を解き明かすための鍵となることを考えるととても魅力的な職業だなと感じます。

 

高校ではどんな勉強をしていたの？

はじめは、いろいろな参考書に手をつけていろいろな問題を解いていたのですが、分からなくてすぐ解答を見てしまうという経験を何度もしました。むしろ、良い参考書を何度も繰り返し解くことで、自分の中で解答を作っていけるようになることが大事なのかなと思います。

 

メッセージ

高校生の時の物理だと、何か式を与えられて「こうなるんだよ」という前提で授業が進んでしまって物理の楽しさが分からないこともあると思います。
でも大学に入ると、高校で習った式がどういうところで活躍するのか、応用できるのかが実感できたりします。高校で習う数学も、何のために習うのか実感できなかったものが、大学に入ってから「この宇宙を解き明かす上で重要なんだ！」ということが実感できるのは楽しいです。
高校で物理の楽しさが実感できなくても、大学に入るとすごく楽しいですよ！

 

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↓ インタビュー動画もあります。

 

【動画公開】原子核の形はどのように決まるのか？

原子核物理研究部門の中務先生による「原子核の形が決まる仕組み」の解説動画を公開しました。

周期表から、原子核の形を調べることができるウェブサイトも公開しています。
レモン型、パンケーキ型、雪だるま型などをマウスで回してみることができます。
InPACS ▶︎ https://wwwnucl.ph.tsukuba.ac.jp/InPACS/

[ウェブリリース] 世界初NVIDIA H100 PCIeと不揮発性メモリを搭載した新型スーパコンピュータの導入を発表

2022年5月12日
筑波大学計算科学研究センター

ポイント

  •  計算ノードに次期 Intel Xeon、48 TFlops の NVIDIA H100 Tensor コア PCIe GPU、2 TiB の不揮発性メモリを搭載し、ビッグデータ・AI を強力に推進させます
  •  次期 Xeon と次期 Optane 不揮発性メモリを搭載したシステムの導入発表は世界初です
  •  NVIDIA H100 PCIe GPU を PCIe Gen5 で接続した世界初のシステムです
  •  国内で初めて発表された NVIDIA Quantum-2 InfiniBand ネットワーキングを活用したシステムです

 

概要

筑波大学計算科学研究センターは、本日、2022年10月31日に NEC 製の新型スーパコンピュータを導入することを発表します。新型スーパコンピュータは、Intel の次期 Xeon CPU、次期 Optane 不揮発性メモリ、NVIDIA の最新 GPU で、画期的なアクセラレーションを実現する、48 TFlops の H100 PCIe GPU をいち早く導入した世界初のシステムとなります。また、この新型スーパコンピュータは、NVIDIA Quantum-2 InfiniBand ネットワーキングプラットフォームも採用しています。
　DDR5 と PCIe Gen5 によりメモリバンド幅、I/O バンド幅が増大します。不揮発性メモリはメモリ拡張により 2 TiB の大規模メモリとして利用できるだけではなく、不揮発データ構造を直接アクセスすることが可能であり、アプリケーションの飛躍的な性能向上の可能性を秘めています。また、不揮発メモリは DRAM と異なりデータを保持するためのリフレッシュが不要であるため、同容量の DRAM よりも消費電力を抑えることができます。世界初の技術を導入し、HPC だけではなく、ビッグデータ・AI を強力にサポートします。
　既設 Cygnus スーパコンピュータとも NVIDIA Quantum InfiniBand プラットフォームで相互接続し、一体的な運用を行います。

諸元

システム名(仮) Cygnus-BD
総演算性能(推定) 6 PFlops
計算ノード数 120
相互接続網 NVIDIA Quantum-2 InfiniBand プラットフォームによるフルバイセクションファットツリーネットワーク
並列ファイルシステム 7.1PB DDN EXAScaler (40 GB/s)


計算ノード

CPU 次期 Intel Xeon
GPU NVIDIA H100 Tensor コア PCIe GPU
メモリ 128GiB DDR5
不揮発性メモリ 2TiB 次期 Optane
SSD 2 x 3.2TB NVMe SSD (7 GB/s)
ネットワーク NVIDIA Quantum-2 InfiniBand プラットフォーム (200 Gbps)

 

 

 

Introduction of a New Supercomputer with the World’s First NVIDIA H100 PCIe and Non-Volatile Memory

Highlights

  • Next-generation Intel Xeon, NVIDIA H100 Tensor Core GPU with PCIe and 48TFlops of extreme performance, and 2 TiB of non-volatile memory strongly drive Big Data and AI
  • The world’s first announcement of the introduction of a system with the next generation Xeon and the next generation Optane non-volatile memory
  • The world’s first system with NVIDIA H100 PCIe GPUs connected via PCIe Gen5
  • First system announced in Japan that will utilize NVIDIA Quantum-2 InfiniBand networking

 

Tsukuba, Japan – May 12, 2022 – The Center for Computational Sciences at the University of Tsukuba announces that a new supercomputer from NEC will be installed on October 31, 2022.
The new supercomputer will be the first system in the world to introduce Intel’s next generation Xeon CPUs, next generation Optane non-volatile memory, and NVIDIA’s H100 PCIe GPU with 48TFlops of breakthrough acceleration.
The new supercomputer will also utilize the NVIDIA Quantum-2 InfiniBand networking platform.

Memory bandwidth and I/O bandwidth are increased by DDR5 and PCIe Gen5.
Not only can non-volatile memory be used as a large memory of 2 TiB through memory expansion, but it also allows direct access to non-volatile data structures, which has the potential to dramatically improve application performance.
In addition, unlike DRAM, non-volatile memory does not require refresh to retain data, thus reducing power consumption compared to DRAM of the same capacity.
Introducing the world’s first technology, we strongly support not only HPC but also Big Data and AI.

The existing Cygnus supercomputer is interconnected by the NVIDIA Quantum InfiniBand platform for integrated operation.

Specification

System name (tentative) Cygnus-BD
Total performance (estimated) 6 PFlops
Number of nodes 120
Interconnects Full bisection fat-tree network interconnected by the NVIDIA Quantum-2 InfiniBand platform
Parallel file system 7.1PB DDN EXAScaler (40 GB/s)


Compute node

CPU Next generation Intel Xeon
GPU NVIDIA H100 Tensor Core GPU with PCIe
Memory 128GiB DDR5
Persistent memory 2TiB next generation Intel Optane persistent memory
SSD 2 x 3.2TB NVMe SSD (7 GB/s)
Networking NVIDIA Quantum-2 InfiniBand platform (200 Gbps)

ISC2022 Virtual Exhibition

Welcome to our webpage!
Center for Computational Sciences, University of Tsukuba (CCS) is a multidisciplinary research center for advanced HPC and fundamental science researches.

Visit our booth in Hamburg, Germany

CCS/JCAHPC, University of Tsukuba
booth# C303

Videos

Introduction of the CCS

Department of Computational Medical Science 

A 400 trillion-grid Vlasov simulation on Fugaku supercomputer | CCS, Univ. Tsukuba

Comprehensive in silicon drug repositioning for COVID-19 related proteins

180° Camera Tour of Cygnus

Our New Supercomputer Cygnus 

City-LES

 

Research Posters

  1. Mission & Chronology of CCS
  2. Supercomputer at CCS: Cygnus
  3. Particle Physics
  4. Astrophysics
  5. Nuclear Physics
  6. Quantum Condensed Matter Physics
  7. Biological Function and Information
  8. Molecular Evolution
  9. Global Environmental Science 
  10. High Performance Computing Systems 1
  11. High Performance Computing Systems 2
  12. Database
  13. Computational Media
  14. Supercomputer Oakforest-PACS
  15. Application on Oakforest-PACS
  16. Our next supercomputer Cygnus-BD

       

        

        

  

 

 

Report of the Review Committee & CCS Reports for Review

 

 

[All pages: PDF 19MB]

 

Contact

pr[at]ccs.tsukuba.ac.jp 

 

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原子層鉱物の機能開拓に向けた計算・計測連携研究会

開催趣旨

原子層鉱物（粘土鉱物）はセラミックス、製紙、石油、触媒、化粧品、農薬、鋳物等々、従来から多面的な応用が知られていますが、材料、環境、資源などのあらゆる面で今まで以上の活用が期待されている物質群です。本研究会では、様々な用途が想定される粘土鉱物の高度利用を目指して、産学官のシミュレーション技術と計測技術の連携を深めるための意見交換を行います。

開催日時・会場

日程： 2022年5月17日　9:00-12:00
会場： 計算科学研究センター会議室BおよびZoom によるハイブリット開催

 

プログラム

9:00 – 9:05

開会の挨拶・趣旨説明　
筑波大学　大谷 実

9:05 – 9:30

精製・合成粘土とその機能性について　（要旨）　
クニミネ工業株式会社　後藤 佑太

9:30 –9:55

粘土分散液とアルミニウムとの界面現象とエネルギーデバイスへの応用の可能性　（要旨）
山形大学　立花 和宏

9:55 –10:20

粘土分散液と金属表面が作り出す不思議な現象　（要旨）
山形大学　伊藤 智博　

10:20 –10:30

休憩

10:30 –10:55

層間ナノ空間が創発する水の負の誘電効果　（要旨）
産業技術総合研究所　安藤 康伸

10:55 –11:20

粘土鉱物の機械学習分子動力学法シミュレーション　（要旨）
日本原子力研究開発機構　奥村 雅彦

11:20 –11:45

密度汎関数法+古典溶液理論による粘土鉱物の電子状態、カチオン吸着構造および水和構造解析　（要旨）
筑波大学　萩原 聡

11:45 –12:00

総合討論

講演要旨

講演者：後藤佑太（クニミネ工業株式会社）
「精製・合成粘土とその機能性について」
要旨：スメクタイト族に属する粘土は、厚さ1nm程度の板状鉱物で、粘土層は電荷の偏りを持ち電荷補償のためにカチオンが層間に存在している。層間カチオンがNaであるNa型スメクタイトでは、高い親水性を有するカチオンにより層間に水が導入される珍しい構造をもつ。この粘土鉱物は、水と粘土層が成す特殊な構造から増粘、膨潤、吸着、イオン交換性と様々な機能性を有しており、用途も多岐に亘っている。しかし、その構造の複雑性からメカニズムは不明な点も多く、粘土鉱物の機能性を引き出すための研究が様々な角度から行われている。今回は、スメクタイトに関する電気特性評価と、様々な機能性を利用した近年のトレンドについてご紹介する。

講演者：立花和宏（山形大学）
「粘土分散液とアルミニウムとの界面現象とエネルギーデバイスへの応用の可能性」
要旨：アルミニウムは、導電性に優れ、軽量な上、資源的にも豊富なので、エネルギーデバイスの集電体として、ほとんど唯一無二の材料である。しかし、表面に酸化被膜があるので、その電気的特性を制御することは、エネルギーデバイス設計の上で、重要である。粘土分散液とアルミニウムとの界面現象は、これまで出会ったことのない不思議な現象で、さまざまなエネルギーデバイスへの応用の可能性がある。

講演者：伊藤智博（山形大学）
「粘土分散液と金属表面が作り出す不思議な現象」
要旨：粘土分散液をSUSやアルミニウム板に挟み、乾燥すると2つの電極間に電気を貯める性質に出会う。この性質を探索する過程で、粘土分散液に、金属表面に粘土分散液が凝集し、粘土の層のようなものが見つかる。電気エネルギーを加えることで、粘土分散液は、層が発現したり、冷却したりと不思議な現象が見られ、工業製品への可能性が広がる。

講演者：安藤康伸（産業技術総合研究所）
「層間ナノ空間が創発する水の負の誘電効果」
要旨：リチウムイオン電池を始めとする二次電池の電極材料の多くは層状化合物を利用しており、層間ナノ空間へのイオンの脱挿入により起電力を制御する。新規電極材料でありスーパーキャパシタ等への応用が期待される物質群であるMXenes（マキシン）は溶液中でも1 nm程度の相関ナノ空間を保持していることが確認されており、ナノ閉じ込め効果の検証する対象物質としても期待される。本セミナーでは、ナノ閉じ込め効果により水がナノ空間で負の誘電効果を発現し電気二重層容量を増大させることを理論・実験から検証した研究について報告する。

講演者：奥村雅彦（日本原子力研究開発機構）
「粘土鉱物の機械学習分子動力学法シミュレーション」
要旨：これまで、粘土鉱物の動的な数値シミュレーションには主に古典分子動力学法と第一原理分子動力学法が用いられてきた。しかし、前者は精度が力場に大きく依存し全ての実験値を高精度に再現することは難しく、後者は計算コストが高いため、計算可能な系の大きさに限界があった。近年、第一原理計算の結果を人工ニューラルネットワーク等で学習し、高精度かつ低計算コストを実現する機械学習分子動力学法が提案された。本公演では、粘土鉱物の一つであるカオリナイトに対して機械学習分子動力学法を適用した研究について紹介する。

講演者：萩原 聡（筑波大学）
「密度汎関数法+古典溶液理論による粘土鉱物の電子状態、カチオン吸着構造および水和構造解析」
要旨：本研究では、密度汎関数法とreference interaction site model (RISM)を組み合わせた、3D-RISM法をNa型モンモリロナイトとバイデライトに適用した。本手法では、粘土鉱物の母層と層間カチオンに対して明示的な電子状態計算を行い、層間水による溶媒和効果を古典溶液理論であるRISMにより取り込んでいる。当日の発表では、3D-RISMによる解析から得られた粘土鉱物の電子状態、カチオン吸着構造および水和構造に対する知見を詳細に議論する。

Our new video is available [Introduction]

The Center for Computational Sciences at the University of Tsukuba is a collaborative research center where researchers from a variety of fields work together to conduct research in computer science (hardware, software, algorithms, and programming), informatics (data science and media processing), and computational science (physics, life, and the global environment) using computation.

This video introduces the research themes of the eight research divisions.

 

【動画公開】イントロダクション

筑波大学計算科学研究センターでは、ハードウエアからソフトウエア、アルゴリズム、プログラミングの研究を行う計算機科学、データやメディア処理の研究を行う情報科学、計算を用いて物理・生命・地球環境といった科学の研究を行う計算科学、多様な研究者が分野を超えて協同で研究を行っています。
こうした8つの研究部門の研究テーマについて紹介する動画を制作し、YouTubeチャネルにて公開しました。

光合成を止（や）めた藻類の100年の謎解く全ゲノム解読に成功

―「植物－(ひく)光合成＝動物」ではない―

2022年4月26日

国立大学法人　京都大学
国立大学法人　筑波大学
独立行政法人　国立科学博物館
大学共同利用機関法人情報・システム研究機構　国立遺伝学研究所

概要

光合成は光エネルギーを利用して生きていくことができるため便利だろうと考えられていますが、実際には進化の過程で光合成を止めた「元」植物や「元」藻類が数多く生息しています。また、それらの多くは光合成をしない葉緑体を維持したままです。

京都大学大学院農学研究科 神川龍馬 准教授、筑波大学計算科学計算センター 中山卓郎 助教、国立科学博物館動物研究部 谷藤吾朗 研究主幹、国立遺伝学研究所 中村保一 教授らの共同研究グループは、地球全体の光合成の約20％に貢献すると言われる珪藻の中で、光合成を止めた種の全ゲノム解読に成功しました。この種は光合成をしない代わりに環境中に溶存する栄養分を吸収して生育していますが、その詳細なメカニズムはわかっていませんでした。本研究では全ゲノム解読に加え、機能している遺伝子を網羅的に検出するトランスクリプトーム解析や生化学実験などを用いた多角的な研究により、本種が光合成を止めた後も葉緑体での物質生産を維持しつつ、周りの養分を効率よく獲得するための能力を増大させていることが明らかとなりました。これは一般的な植物や藻類とも、そして動物とも異なる能力をもつことを意味します。光合成を止めた本種の全ゲノム解読は地球上で起きてきた生物進化の一面を解き明かすとともに、生物にとって光合成とは何かをひも解く鍵となることが期待されます。

本成果は、2022年4月29日（現地時刻）に米国の国際学術誌「Science Advances」にオンライン掲載されます。

 

光合成を止（や）めた珪藻のゲノムから明らかになった細胞機能。葉緑体内で物質生産をしながらエネルギー源などは外部から得る（右）。光合成する珪藻（左）のエネルギー源は光であり、植物同様葉緑体内で様々な物質を産生する・シリカは珪藻の細胞壁の主成分。

 

プレスリリース全文はこちら

Proposal of two new eukaryotic groups: Pancryptista and the CAM clade

April 15, 2022
JAMSTEC
University of Tsukuba

 

1. Key Points

◆ Based on large-scale molecular phylogenetic analysis of major eukaryotes and protists with uncertain taxonomic affiliation, “Pancryptista” has been proposed as a new, large, eukaryotic group.

◆ Pancryptista is a sister group of Archaeplastida *1, which consists of organisms with double-membrane-bound chloroplasts. They are collectively called as the “CAM clade”, a new mega-scale eukaryotic group.

◆ The monophyly*2 of Archaeplastia was rarely reconstructed, because of the specific evolutionary signal of some members of Pancryptista.

2. Overview

Akinori Yabuki (Senior Researcher, Deep-Sea Biodiversity Research Group, Marine Biodiversity and Environmental Assessment Research Center, Research Institute for Global Change, Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology), after collaboration with Euki Yazaki (Special Researcher, Institute of Physical and Chemical Research) and Yuji Inagaki (Professor, University of Tsukuba), has performed large-scale molecular phylogenetic analysis of major eukaryotes and protists with uncertain taxonomic affiliation and has proposed a new, large, eukaryotic group.

Eukaryotes are organisms whose cells contain structures such as nuclei and mitochondria. They constitute the taxon Eukaryota, which includes multicellular eukaryotes (e.g., humans). Eukaryotes evolved approximately 2.1 billion years ago, and through evolution, they have branched into various lineages. Research is focusing on the taxa that branched off during the relatively early stages of evolution in an attempt to unravel many uncertainties regarding the evolution of eukaryotes, especially with respect to the groups that formed during the early stages of evolution.

In this study we focused on Microheliella maris, a species that has not yet been positioned phylogenetically within Eukaryota despite being formally described in 2012. This study is expected to offer valuable information about the early stages of eukaryotic evolution. The goal of the study was to elucidate the phylogenetic positioning of M. maris and to assess the relationship with closely related lineages.

The results found that M. maris is related to Cryptista and it is proposed that Cryptista and M. maris should be combined to form a new large group called Pancryptista. In addition, it was turned out that Pancryptista is a sister group of Archaeplastida. They should be collectively called as CAM-clade, as a new mega-scale eukaryotic group. Further, by accurate evaluation and analysis of a phylogenetic signal possessed by M. maris and other early-diverging lineages, it was confirmed for the first time that Archaeplastida is monophyletic. Based on various data, Archaeplastida was previously believed to have a single origin, but its monophyly has been rarely demonstrated by previous molecular phylogenetics.

It is anticipated that the eukaryotic phylogenetic divergence and relationships proposed in this study will serve as fundamental data for understanding how eukaryotes evolved and diverged in response to a range of environmental changes.

The findings of this study were presented in Open Biology on April 13 (Japan time).

Title: The closest lineage of Archaeplastida is revealed by phylogenomics analyses that include Microheliella maris.
Authors: Euki Yazaki1, Akinori Yabuki2, Ayaka Imaizumi3, Keitaro Kume4, Tetsuo Hashimoto5, 6, and Yuji Inagaki6, 7
Affiliation:
1. RIKEN iTHEMS
2. Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology
3. College of Biological Sciences, University of Tsukuba
4. Faculty of Medicine, University of Tsukuba
5. Faculty of Life and Environmental Sciences, University of Tsukuba
6. Graduate School of Life and Environmental Sciences, University of Tsukuba
7. Center for Computational Sciences, University of Tsukuba
DOI: https://doi.org/10.1098/rsob.210376

 

【Supplemental information】
*1: Archaeplastida
A taxon composed of (i) green plants, including algae such as Chlorella, and land plants; (ii) red plants, including algae such as Neopyropia tenera (Japanese nori seaweed), and the related predatory flagellates; and (iii) glaucophytes. The common ancestor of Archaeplastida is believed to have obtained chloroplasts by endosymbiosis of cyanobacteria.
*2: Monophyly
This refers to all species that have diverged from a single common ancestor.

 

Contacts:

(For this study)
Akinori Yabuki, Senior Researcher, Research Institute for Global Change (RIGC), Marine Biodiversity and Environmental Assessment Research Center (BioEnv), Deep-Sea Biodiversity Research Group (DeepBio), JAMSTEC
(For press release)
Press Office, Marine Science and Technology Strategy Department, JAMSTEC
Bureau of Public Relations and Strategy Center for Computational Sciences, University of Tsukuba

 

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